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课件网) 第四节 配合物与超分子 第三章 晶体结构和性质 第2课时 超分子 在1987年，由于合成了穴状配体，唐纳德·克拉姆（Donald Cram）让·玛丽·莱恩和查尔斯·佩德森（Charles Pedersen）共享了诺贝尔化学奖。 1987年诺贝尔化学奖授予了超分子化学研究方面的三位科学家 克拉姆(美国) 佩德森(美国) 莱恩(法国) 超分子长什么样子？ 是如何形成的？ 氢键是最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。 核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的 生命体中超分子体系： 叶绿体中的光系统I蛋白 一、超分子 1、定义 由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体称为超分子。分子是广义的，包括离子 2、超分子结构特点 分子层 分子团簇 分子长链 超分子是组成复杂的，有组织的分子聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性。 3、特性: (1)分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 (2)分子聚集体大小: 有的是有限的 有的是无限伸展的 4、重要特征及其应用———分子识别：分离C60与C70 “杯酚”分离C60和C70： 向C60和C70的混合物中加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶剂，溶解未装入“杯酚”的C70，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。 杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别 4、重要特征及其应用———分子识别：分离C60与C70 C60 C70 这个例子反映出来的超分子的特性被称为“分子识别”。 O O O O O O O O O 15-冠-5 填充模型 15-冠-5 键线式 12-冠-4 球棍模型 14-冠-4 键线式 C 原子：2×4 = 8 O 原子：4 8 + 4 = 12 C 原子：2×5 = 10 O 原子：5 10 + 5 = 15 4、重要特征及其应用———分子识别： b. 冠醚识别碱金属离子 冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子 冠醚 冠醚空腔直径/pm 合适的粒子（直径/pm） 12-冠-4 120～150 Li+（152） 15-冠-5 170～220 Na+（204） 18-冠-6 260～320 K+（276）、Rb+（304） 21-冠-7 340～430 Cs+（334） 表3-6 冠醚识别钾离子 18-冠-6–K+超分子 冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。 思考： K+ 直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？ 18-冠-6 冠醚识别碱金属离子的应用 冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。 1.冠醚靠什么原子吸引阳离子？ C 原子是环的骨架，稳定了整个冠醚 O原子吸引阳离子 思考· 讨论 3.冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？ 阴离子 离子晶体 思考· 讨论 问题背景： 高锰酸钾溶液可以氧化甲苯，从而褪色。 但是高锰酸钾溶解在水中，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触。实验时需要不断振荡，二者才能充分反应，溶液褪色 探究· 拓展 实例分析：相转移催化剂 示例实验：甲苯与高锰酸钾溶液的反应 实验数据：溶有18-冠-6的甲苯与高锰酸钾水溶液反应 甲苯中冠醚的浓度 褪色时间 30 g/L 5 min不褪色 60 g/L 5 min明显褪色 120 g/L 4.5 min明显褪色 实验改进：做上述实验时，加入冠醚(18-冠-6) 实验数据：冠醚可以催化这个反应 二、超分子 应用：相催化反应 4.超分子的重要特征及其应用： MnO4－ 二、超分子 4.超分子的重要特征及其应用： 18-冠-6的大小与金属K+离子匹配，将K+以及对应的阴离子(MnO4－)都带入有 ... ...
